本帖最后由 中國注塑網(wǎng) 于 2022-5-11 16:16 編輯
金屬注射成型 (MIM) 是傳統(tǒng)塑料注射成型的一種變體 ,能夠利用注射成型技術(shù)制造實(shí)心金屬部件。在這個(gè)過程中,被稱為原料的原材料是金屬和聚合物的粉末混合物。因此,MIM 有時(shí)也稱為粉末注射成型 (PIM)。使用標(biāo)準(zhǔn)注塑機(jī),將粉末熔化并注入模具中,在模具中冷卻并固化成所需零件的形狀。隨后的加熱過程去除不需要的聚合物并產(chǎn)生高密度金屬部件。
金屬注射成型最適合小金屬零件的大批量生產(chǎn)。與注塑成型一樣,這些零件的幾何形狀可能很復(fù)雜,并且具有薄壁和精細(xì)的細(xì)節(jié)。金屬粉末的使用使得可以使用多種黑色金屬和有色金屬合金,并且材料性能(強(qiáng)度、硬度、耐磨性、耐腐蝕性等)接近鍛造金屬的性能。此外,由于金屬在 MIM 工藝中不會(huì)熔化(與金屬鑄造工藝不同),因此可以使用高溫合金而不會(huì)對(duì)刀具壽命產(chǎn)生任何負(fù)面影響。MIM 零件常用的金屬包括:
- 低合金鋼
- 不銹鋼
- 高速鋼
- 熨斗
- 鈷合金
- 銅合金
- 鎳合金
- 鎢合金
- 鈦合金
用 MIM 工藝制造的金屬零件在許多行業(yè)中都有發(fā)現(xiàn),包括航空航天、汽車、消費(fèi)品、醫(yī)療/牙科和電信。MIM 組件可以在手機(jī)、體育用品、電動(dòng)工具、手術(shù)器械以及各種電子和光學(xué)設(shè)備中找到。
金屬注射成型工藝包括以下步驟:
- 原料制備——第一步是制造金屬和聚合物的粉末混合物。這里使用的粉末金屬比傳統(tǒng)粉末冶金工藝中使用的粉末金屬細(xì)得多(通常小于 20 微米)。粉末金屬與熱的熱塑性粘合劑混合,冷卻,然后造粒成顆粒形式的均勻原料。所得原料通常為 60% 的金屬和 40% 的聚合物(按體積計(jì))。
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2022-5-11 16:12 上傳
MIM 原料制備 - 注射成型——粉末原料使用與塑料注射成型相同的設(shè)備和工具成型。但是,模具型腔的設(shè)計(jì)尺寸大約要大 20%,以解決燒結(jié)過程中的零件收縮問題。在 注塑成型周期中,原料被熔化并注入模具型腔,在那里冷卻并固化成零件的形狀。模制的“綠色”部件被彈出,然后清潔以去除所有飛邊。
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2022-5-11 16:13 上傳
MIM注塑成型 - 脫脂- 此步驟從金屬中去除聚合物粘合劑。在某些情況下,首先進(jìn)行溶劑脫脂,其中將“生坯”部分置于水浴或化學(xué)浴中以溶解大部分粘合劑。在(代替)該步驟之后,進(jìn)行熱脫脂或預(yù)燒結(jié)?!吧鳌辈糠衷诘蜏睾嫦渲屑訜?,使聚合物粘合劑通過蒸發(fā)除去。因此,剩余的“棕色”金屬部分將包含大約 40% 的體積空間。
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2022-5-11 16:13 上傳
MIM 脫脂 - 燒結(jié)- 最后一步是在高溫爐(高達(dá) 2500°F)中燒結(jié)“棕色”部分,以將空白空間減少到大約 1-5%,從而產(chǎn)生高密度(95-99% ) 金屬部分。該熔爐使用惰性氣體氣氛,溫度接近金屬熔點(diǎn)的 85%。這個(gè)過程從材料中去除了孔隙,導(dǎo)致部件收縮到其成型尺寸的 75-85%。但是,這種收縮是均勻發(fā)生的,并且可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。由此產(chǎn)生的零件保留了具有高公差的原始模制形狀,但現(xiàn)在的密度要大得多。
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2022-5-11 16:13 上傳
MIM燒結(jié)
在燒結(jié)過程之后,不需要二次操作來提高公差或表面光潔度。然而,就像鑄造金屬零件一樣,可以執(zhí)行許多二次加工來添加特征、改善材料特性或組裝其他組件。例如,可以對(duì) MIM 零件進(jìn)行機(jī)加工、熱處理或焊接。
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2022-5-11 16:14 上傳
金屬注射成型 (MIM) 設(shè)計(jì)規(guī)則
- 壁厚- 就像塑料注塑成型一樣,壁厚應(yīng)該最小化并在整個(gè)零件中保持均勻。值得注意的是,在 MIM 工藝中,最小化壁厚不僅可以減少材料體積和循環(huán)時(shí)間,還可以減少脫脂和燒結(jié)時(shí)間。
- 拔模 - 與塑料注塑成型不同,許多 MIM 零件不需要任何拔模。與大多數(shù)注塑成型聚合物相比,粉末材料中使用的聚合物粘合劑更容易從模具中脫模。此外,由于混合物中的金屬粉末需要更長的時(shí)間才能冷卻,因此 MIM 零件在完全冷卻之前就被頂出并在模具特征周圍收縮。
- 燒結(jié)支撐——在燒結(jié)過程中,MIM 部件必須得到適當(dāng)?shù)闹危駝t它們可能會(huì)在收縮時(shí)變形。通過在同一平面上設(shè)計(jì)具有平面的零件,可以使用標(biāo)準(zhǔn)的平面支撐托盤。否則,可能需要更昂貴的定制支持。
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